【物理】湖南省衡阳市第八中学2019-2020学年高二上学期期中考试试题（解析版）

【物理】湖南省衡阳市第八中学2019-2020学年高二上学期期中考试试题（解析版）

衡阳市八中 2019 年高二期中考试 物理试卷 一、选择题 ‎1.如图所示，两个固定的带正电的点电荷q1、q2，电荷量之比为1∶4，相距为d，引入第三个点电荷q3，要使q3能处于平衡状态，对q3的位置、电性和电荷量的要求，以下叙述正确的是 A. q3在q1和q2连线之间距离q1为处，且为负电荷，对电荷量无要求 B. q3在q1和q2连线之间距离q1为处，且为正电荷，对电荷量无要求 C. q3在q1和q2连线之间距离q1为处，对电性和电荷量均无要求 D. q3在q1和q2连线的延长线上，位于q1左侧处，对电性和电荷量均无要求 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意知，电荷一定在两正电荷之间，根据平衡有：‎ k＝k 解得 ‎＝‎ 即 r1＝d q3在q1和q2连线之间距离q1为处，对电性和电荷量均无要求 A. q3在q1和q2连线之间距离q1为处，且为负电荷，对电荷量无要求与分析不符，故A项错误；‎ B. q3在q1和q2连线之间距离q1为处，且为正电荷，对电荷量无要求与分析不符，故B项错误；‎ C. q3在q1和q2连线之间距离q1为处，对电性和电荷量均无要求与析相符，故C项正确；‎ D. q3在q1和q2连线的延长线上，位于q1左侧处，对电性和电荷量均无要求与分析不符，故D项错误。‎ ‎2.如图所示，光滑绝缘半球形碗固定在水平地面上，可视为质点的带电小球1、2的电荷分别为Q1、Q2，其中小球1固定在碗底A点，小球2可以自由运动，平衡时小球2位于碗内的B位置处，如图所示．现在改变小球2的带电量，把它放置在图中C位置时也恰好能平衡，已知AB弦是AC弦的两倍，则 A. 小球在C位置时电量是B位置时电量的四分之一 B. 小球在C位置时的电量是B位置时电量的八分之一 C. 小球2在B点对碗的压力大小小于小球2在C点时对碗的压力大小 D. 小球2在B点对碗的压力大小大于小球2在C点时对碗的压力大小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】对小球2受力分析，如图所示，‎ 小球2受重力、支持力、库仑力，其中F1为库仑力F和重力mg的合力，根据三力平衡原理可知，F1=FN，由图可知，△OAB∽△BFF1，设半球形碗的半径为R，AB之间的距离为L，根据三角形相似可知 即 所以 FN=mg，‎ 当小球2处于C位置时，AC距离为，所以 根据库仑定律有：‎ 得 ‎ ‎ 所以 即小球在C位置时的电量是B位置时电量的八分之一，故B正确。‎ ‎3.如图所示，Q1、Q2为两个等量同种正点电荷，在Q1、Q2产生的电场中有M、N和O三点，其中M和O在Q1、Q2的连线上(O为连线的中点)，N为两电荷连线中垂线上的一点，则下列说法中正确的是 A. O点电势等于N点电势 B. O点场强一定大于M点场强 C. 将一个负点电荷从M点移到N点，电场力对其做负功 D. 若将一个正点电荷分别放在M、N和O三点，则该点电荷在O点时电势能最大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A.根据两个等量同种正点电荷的电场分布特点，在两电荷连线的垂直平分线上电场强度方向从O到N，则O点的电势高于N点的电势，故A错误；‎ B.在M、N和O三点中O点电场强度为零，故O点场强一定小于M点场强，故B错误；‎ C.将负点电荷从M点移到O点，电场力向左，电场力对负电荷做负功，其电势能增加；再将负的试探电荷从O点移到N点，电场力做负功，电势能增加，故C正确；‎ D.在两个等量同种正点电荷的连线上，中点O的电势最低，根据两个等量同种正点电荷的电场分布特点，在两电荷连线的垂直平分线上，O点的电势最高．故M、N、O三点中，M点的电势最高，N点的电势最低．所以正点电荷在M点的电势能最大，在N点的电势能最小，故D错误。‎ ‎4.如图所示是示波管的原理示意图，XX′和YY′上不加电压时，在荧光屏的正中央出现一亮斑，现将XX′和YY′分别连接如图甲乙所示电压，从荧光屏正前方观察，你应该看到的是图中哪一个图形？‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【分析】示波管的YY′偏转电压上加的是待显示的信号电压，XX′偏转电极通常接入锯齿形电压，即扫描电压，当信号电压与扫描电压周期相同时，就可以在荧光屏上得到待测信号在一个周期内的稳定图象。‎ ‎【详解】设加速电场的电压为U1，偏转电场的电压为U2，偏转电极的长度为L，板间距离为d，根据推论得知，偏转距离为，可见，偏转距离与偏转电压U2‎ 成正比，由几何知识得知，电子在荧光屏偏转的距离也与偏转电压成正比，则偏转电极XX′上加上随时间作线性变化的电压时，电子在荧光屏偏转的距离与时间也是线性关系，形成一条亮线，若电压是周期性变化，就可以使电子在水平方向不断扫描。在偏转电极YY′上加按正弦规律变化的电压，电子在荧光屏偏转的距离按正弦规律变化，而在偏转电极XX′上加适当频率的扫描电压，水平方向电子不断从右向左匀速扫描，在荧光屏上出现一条正弦曲线；由于X方向的电压变化的周期为T0，而Y方向变化的周期为2T0，所以在2T0时间内X方向变化2次，Y方向变化一次。在荧光屏上将出现由两条线组成的图象；由于开始时X方向与Y方向的电压都是0，所以两条线在坐标原点交叉。故D正确，ABC错误，故选D。‎ ‎【点睛】本题关键要清楚示波管的工作原理，要用运动的合成与分解的正交分解思想进行思考，注意两极所加电势差的正负。‎ ‎5.按图连接电路后，灯泡L不亮，用欧姆表检查灯泡L，发现L是好的，用电压表测得Ucd＝Ubd＝0，Uad＝6 V．由此可断定该电路可能发生的故障是(　　)‎ A. R1短路 B. R2短路 C. R1断路 D. R2断路 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 试题分析：由题意可知说明电源没问题；说明电路中没有电流，应该是断路，说明ad间有断路其余部分是连通的，可判断断路，故选C 故选C 考点：电路故障判断 点评：中等难度。判断方法：用电压表检测电路故障；(1)若电路中某两点电压不为零，说明电压表上有电流通过，则在并联路段之外无断路或并联电路内无短路； (2)若电路中某两点电压为零，说明电压表上无电流通过，则可能在并联路段之外有断路或并联电路内有短路．‎ ‎6.如图所示，电源电动势为12V，电源内阻为1.0Ω，电路中的电阻R0为1.5Ω，小型直流电动机M的内阻为0.5Ω，闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0A．则以下判断中正确的是 ‎ A. 电动机的输出功率为12W B. 电动机两端的电压为10.0V C. 电动机产生的热功率为4.0W D. 电源输出的功率为24W ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC．电路中电流表的示数为2.0A，所以电动机的电压为 U=E-U内-UR0=12-Ir-IR0=12-2×1-2×1.5=7V 电动机的总功率为 P总=UI=7×2=14W 电动机的发热功率为：‎ P热=I2R=22×0.5=2W 所以电动机的输出功率为 ‎14 W-2W=12W 故A正确，BC错误；‎ D．电源的输出的功率为：‎ P输出=EI-I2R=12×2-22×1=20W 故D错误。‎ ‎7.如图所示的电路中，C2=2C1,R2=2R1,下列说法正确的是 A. 开关处于断开状态时，C1电量大于C2的电量 B. 开关处于断开状态时，C2的电量大于C1的电量 C. 开关处于接通状态时，C1的电量大于C2的电量 D. 开关处于接通状态时，C2的电量大于C1的电量 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 当开关S断开时，电路中无电流，两电容的电压都等于电源的电动势，由Q=CU可知C2的电量大于C1的电量，故B正确，A错误；当S闭合时，R1与R2串联，电容C1与电阻R2并联，其电压为R2的电压U2；电容C2与电阻R1并联，其电压为R1的电压U1，由欧姆定律可知U2=2U1，根据Q=CU可得C1的带电量为Q1=C1U2，C2的带电量为Q2=C2U1，通过以上可得：Q1：Q2=1：1，故CD错误。所以B正确，ACD错误。‎ ‎8.两个电池1和2的电动势E1＞E2，它们分别向同一电阻R供电，电阻R消耗的电功率相同．比较供电时电池1和2内部消耗的电功率P1和P2及电池的效率η1和η2的大小，则有(　　)‎ A. P1＞P2，η1＞η2 B. P1＞P2，η1＜η2‎ C. P1＜P2，η1＞η2 D. P1＜P2，η1＜η2‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 因为向同一电阻R供电，电阻R消耗的电功率相同，则电流I相等。据，因E1＞E2，则。据，两电源内部消耗的电功率。据，电池的效率。故B项正确，ACD三项错误。‎ 点睛：注意区分电源的功率与效率，搞清各自的公式。‎ ‎9.如右图所示，一条电场线与Ox轴重合，取O点电势为零，Ox方向上各点电势φ随x变化的情况如图乙所示，若在O点由静止释放一电子，电子仅受电场力的作用，则(　　)‎ A. 电子一直沿Ox负方向运动 B. 电场力一直做正功 C. 电子运动的加速度不变 D. 电子的电势能逐渐增大 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】由电势—位移图象可知，电势随位移均匀增加，相同位移间的电势差相同，电场强度恒定，电子运动的加速度恒定，C正确．沿Ox轴方向电势增大，电场线方向与Ox轴负方向重合，电子沿Ox轴正方向运动，A不正确．电场力方向也沿Ox轴正方向，电场力做正功，B正确．由功能关系，电场力做正功，电势能减少，D不正确．‎ ‎10.如图所示，真空中有一个固定的点电荷，电荷量为＋Q图中的虚线表示该点电荷形成的电场中的四个等势面．有两个一价离子M、N(不计重力，也不计它们之间的电场力)先后从a点以相同的速率v0射入该电场，运动轨迹分别为曲线apb和aqc，其中p、q分别是它们离固定点电荷最近的位置．以上说法中正确的是 A. M一定是正离子，N一定是负离子 B. M在p点的速率一定大于N在q点的速率 C. M在b点的速率一定大于N在c点的速率 D. M从p→b过程电势能的增量一定小于N从a→q过程电势能的增量 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.由图可知电荷N受到中心电荷的斥力，而电荷M受到中心电荷的引力，故两粒子的电性一定不同．由于中心电荷为正电，则M一定是负离子，N一定是正离子，故A错误；‎ B.由图可判定M电荷在从a点运动至p点的过程中，电场力做正功，导致动能增加；而N电荷在从a点运动至q点的过程中，电场力做负功，导致动能减小．所以M在p点的速率一定大于N在q点的速率，故B正确；‎ C.由于abc三点在同一等势面上，故粒子M在从a向b运动过程中电场力所做的总功为0，N粒子在从a向c运动过程中电场力所做的总功为0，由于两粒子以相同的速率从a点飞入电场，故两粒子分别经过b、c两点时的速率一定相等．故C错误；‎ D.由图可知q、a两点电势差大于p、b两点间的电势差，N粒子在从a向q运动过程中电场力做负功的值大于粒子M在从p向b运动过程中电场力做负功的值，故M从p→b过程电势能的增量一定小于N从a→q过程电势能的增量，故D正确。‎ ‎11.如图所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，电流表和电压表都看做理想电表，且大于电源的内阻r，当滑动变阻器的滑片向b端移动时，则 A. 电压表读数减小 B. 电流表读数减小 C. 质点P将向上运动 D. 电源的输出功率逐渐增大 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB. 由图可知，R2与滑动变阻器R4串联后与R3并联后，再由R1串连接在电源两端；电容器与R3并联；当滑片向b移动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，干路中电流增大，电源的内电压增大，路端电压减小，同时，R1两端的电压也增大，故并联部分的电压减小；由欧姆定律可知流过R3的电流减小，则流过并联部分的电流增大，故电流表示数增大；因并联部分电压减小，而R2中电压增大，故电压表示数减小，故A正确B错误。‎ C. 因电容器两端电压减小，故电荷受到的向上电场力减小，则重力大于电场力，电荷向下运动，故C错误；‎ D. 由题，R1大于电源的内阻r，外电路的总电阻大于r，而当电源的内外电阻相等时，电源的输出功率最大，则知电路中总电阻减小时，电源的输出功率逐渐增大。故D正确。‎ ‎12.如图所示的电路中，电源电动势E＝3 V，内电阻r＝1 Ω，定值电阻R1＝3 Ω，R2＝2 Ω，电容器的电容C＝100 μF，则下列说法正确的是 (　　)．‎ A. 闭合开关S，电路稳定后电容器两端的电压为1.5 V B. 闭合开关S，电路稳定后电容器所带电荷量为3.0×10－4C C. 闭合开关S，电路稳定后电容器极板a所带电荷量为1.5×10－4C D. 先闭合开关S，电路稳定后断开开关S，通过电阻R1的电荷量为3.0×10－4C ‎【答案】AC ‎【解析】‎ 试题分析：由闭合电路的欧姆定律得，闭合开关S，电路稳定后电容器两端的电压即是R1两端的电压，A对；电路稳定后电容器所带电荷量为，B错，C对；先闭合开关S，电路稳定后断开开关S，电容器两极板通过电容器进行放电，通过电阻R1的电荷量为1.5×10－4C，D错。‎ 考点：闭合电路的欧姆定律，电容的定义式 点评：学生会判断电路的连接方式，知道电容器两端的电压就是与其并联的用电器两端的电压，能熟练运用闭合电路的欧姆定律，电容的定义式解相关问题。‎ 二、实验题 ‎13. 在“测定金属丝的电阻率”的实验中，待测电阻丝阻值约为4Ω。‎ ‎（1）用螺旋测微器测量电阻丝的直径d。其中一次测量结果如图所示，图中读数为d= mm。‎ ‎（2）为了测量电阻丝的电阻R，除了导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：‎ 电压表V；量程3V，内阻约为3kΩ 电流表A1；量程0．6A，内阻约为0．2Ω）‎ 电流表A2；量程100μA，内阻约为2000Ω）‎ 滑动变阻器R1, 阻值0～1750Ω，额定电流为0．3A 滑动变阻器R2,阻值0～50Ω，额定电流为1A 电源E1（电动势15V，内阻约为0．5Ω）‎ 电源E2（电动势3V，内阻约为1．2Ω）‎ 为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表________，滑动变阻器_________，电源___________。（填器材的符号）‎ ‎（3）用测量量表示计算材料电阻率公式是ρ = （已用刻度尺测量出接入电路中的金属导线的有效长度为l）。‎ ‎【答案】（1）0．853~0．857 （2）．A1 ；R2 ；E2； （3）‎ ‎【解析】试题分析：（1）由图示螺旋测微器可知，固定刻度示数为0.5mm，可动刻度示数为35．5×0．01mm=0．355mm，螺旋测微器示数为0．5mm+0．355mm=0．855mm．‎ ‎（2）电压表量程是3V，电源应选E2（电动势为3V，内阻约为1．2Ω），电路最大电流约为，电流表应选A1，量程0．6A，内阻约0．2Ω．‎ ‎（3）由欧姆定律得，电阻阻值，由电阻定律得：，解得：ρ=‎ 考点：测定金属丝的电阻率 ‎【名师点睛】此题考查了测定金属丝的电阻率的实验；解题时要首先搞清实验的原理，知道器材选择的原则“安全、准确、方便”；螺旋测微器是利用将长度的测量转化为对转动角度的测量来实现微小量放大的，其精确度为0．01mm，本实验中滑动变阻器既可以采用分压接法，也可以采用限流接法。‎ ‎14.在做测干电池的电动势和内电阻的实验时，备有下列器材选用：‎ A．干电池一节（电动势约为 1.5V）‎ B．直流电流表（量程 0-0.6-3A）‎ C．直流电压表（量程 0-3-15V）‎ D．滑动变阻器 （阻值范围 0-15Ω，允许最大电流 lA）‎ E．电键 F．导线若干根 G．电池夹 ‎（1）将选定的器材按本实验要求的电路，在方框内画出实验电路图。‎ ‎（2）根据实验记录，画出的 U-I 图象如图所示，可得待测电池的电动势为_______V，内电阻 r 为_______Ω。（结果保留三位有效数字）‎ ‎【答案】(1). (2). 1.45 (3). 0.692‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]待测电源内阻较小，为减小测量误差，应用伏安法测电源电动势与内阻时，相对于电源来说，电流表应采用外接法，用电压表测路端电压，用电流表测电路电流，实验电路图如图所示 ‎(2)[2][3]U-I图象中图象与纵坐标的交点表示电源的电动势，由图可知，电源的电动势为E=1.45V，U-I图象斜率绝对值表示电源内阻，所以待测电池的内阻 三、解答题 ‎15.如图所示，一簇平行线为未知方向的匀强电场的电场线，沿与此平行线成角的方向，把1×10﹣3C的负电荷从A点移到B点，电场力做功为2×10﹣3J，A、B 间距为2cm求：‎ ‎(1)若B点电势为1V，则A点电势为多大？‎ ‎(2)电子处于A点时，具有的电势能是多少eV？‎ ‎(3)匀强电场的场强。‎ ‎【答案】(1)﹣1V(2)1eV(3)200V/m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1) A、B间电势差为 已知B点电势为φB=1V，由于UAB=φA-φB，则得A点电势为 φA=-1V ‎(2)电子处于A点时，具有的电势能 ‎(3)匀强电场的场强 ‎16.如图所示，线段A为某电源的U-I图线，线段B为某电阻的U-I 图线，当上述电源和电阻组成如图闭合电路时，求：‎ ‎(1)电源电动势和内阻各是多大？‎ ‎(2)电源的输出功率P是多大？‎ ‎(3)若要获得电源的最大输出功率，要并联一个多大的电阻？电源最大输出功率多大？‎ ‎【答案】（1）3V ；（2）；（3）；‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）从A的图线可读出电动势为：‎ 内阻为：‎ ‎；‎ ‎（2）从图象的交点可读出 路端电压为：‎ 电路电流为：‎ 电源的输出功率为：‎ ‎；‎ ‎（3）从图象的交点可得：‎ ‎，‎ 当内外电阻相等时，即外电路总电阻为:‎ 时，电源有最大输出功率，‎ 由电阻并联关系可得并联的电阻为：‎ ‎，‎ 电源有最大输出功率为：‎ ‎；‎ 所以：（1）电源电动势和内阻各是3V和0.5Ω；（2）电源的输出功率为4W；（3）若要获得电源的最大输出功率，要并联一个1Ω的电阻，电源最大输出功率4.5W ‎【点睛】解决该题需明确知道U−I图象中纵截距和斜率的物理意义，知道在什么时候电源的输出功率是最大的；熟记功率的计算公式。‎ ‎17.如图所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻r＝1Ω，电炉电阻R＝19Ω，电解槽电阻r′＝0.5Ω.当S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率为684W；S1、S2都闭合时，电炉消耗功率为475W(电炉电阻可看作不变)．试求：‎ ‎（1）电源的电动势；‎ ‎（2）S1、S2闭合时，流过电解槽的电流大小；‎ ‎（3）S1、S2闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率．‎ ‎【答案】（1）120V（2）20A（3）1700W ‎【解析】‎ ‎（1）S1闭合，S2断开时电炉中电流 ‎ 电源电动势；‎ ‎（2）S1、S2都闭合时电炉中电流为 电源路端电压为 流过电源的电流为 流过电槽的电流为；‎ ‎（3）电解槽消耗的电功率 电解槽内热损耗功率 电解槽转化成化学能的功率为。‎ 点睛：电解槽电路在正常工作时是非纯电阻电路，不能用欧姆定律求解其电流，只能根据电路中电流关系求电流。‎ ‎18.一电路如图所示，电源电动势E=28V，内阻r=2Ω，电阻R1=12Ω，R2=R4=4Ω，R3=8Ω，C为平行板电容器，其电容C=3.0pF，虚线到两极板距离相等，极板长L=0.40m，两极板的间距d=1.0×10-2m。‎ ‎（1）若开关S处于断开状态，则当其闭合后，求流过R4的总电量为多少？‎ ‎（2）若开关S断开时，有一带电微粒沿虚线方向以的初速度射入C的电场中，刚好沿虚线匀速运动，问：当开关S闭合后，此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中，能否从C的右侧电场中射出？（要求写出计算和分析过程，只写结果不写过程不给分，g取10m/s2）‎ ‎【答案】（1）6.0×10-12C（2）微粒能从C的电场中射出 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）S断开时，电阻R3两端电压为：‎ S闭合后，外阻为：‎ 路端电压为：‎ 电阻R3两端电压为：‎ 则所求流过R4的总电量为：‎ ‎△Q＝CU3−CU3′＝6.0×10−12C ‎（2）设微粒质量为m，电量为q，当开关S断开时有：‎ 当开关S闭合后，设微粒加速度为a，则 设微粒能从C的电场中射出，则水平方向：‎ 竖直方向：‎ 由以上各式求得：‎ 故微粒能从C的电场中射出。（其他符合题意的计算也可以得分）‎